›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (3): 837-846.doi: 10.16285/j.rsm.2015.03.030

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

柱状节理玄武岩隧洞破坏模式及其力学机制模拟

郝宪杰1,冯夏庭1, 2,李邵军1,江 权1,段淑倩1,李帅军1,姚志斌2   

  1. 1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,湖北 武汉 430071; 2. 东北大学 资源与土木工程学院,沈阳 辽宁 110004
  • 收稿日期:2014-09-03 出版日期:2015-03-11 发布日期:2018-06-13
  • 作者简介:郝宪杰,男,1987年生,博士,主要从事智能岩石力学的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金重点项目(No.11232014);国家自然科学基金项目(No.41372315)。

Failure mode of columnar jointed basalt tunnel and its mechanism simulation

HAO Xian-jie1, FENG Xia-ting1, 2, LI Shao-jun1, JIANG Quan1, DUAN Shu-qian1, LI Shuai-jun1, YAO Zhi-bin2   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 2. College of Resources and Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang, Liaoning 110004, China
  • Received:2014-09-03 Online:2015-03-11 Published:2018-06-13

摘要: 柱状节理岩体由于其内部赋存大量的隐节理面,开挖卸荷后极易出现隐节理面开裂松弛等特征,导致其破坏模式异于一般岩体。其破坏模式主要受到异常发育的节理面和较高地应力的共同作用影响。由于柱状节理岩体节理面发育,岩体结构控制型破坏占主要部分,包括单临空面节理面滑移(塌方)、多临空面节理面滑移(塌方)、与错动带、断层等弱面相组合的坍塌等破坏模式;应力控制型破坏主要为河谷侧顶拱喷层开裂;应力-结构面型破坏主要为岩性交界处的节理岩体塌落等。柱状节理岩体表层主要发生柱内竖直隐节理面和柱间节理面的拉破坏,而围岩内部的柱状节理主要发生柱间节理面的剪切破坏。因此,现场柱状节理的支护也应主要包括两个方面:以喷射混凝土钢纤维来阻止柱状节理岩体表层的张性开裂,以系统锚杆来控制柱状节理岩体内部的剪切破坏。

关键词: 柱状节理岩体, 隐节理, 破坏模式, 支护对策

Abstract: There are many hidden joint planes in columnar jointed rock mass. The failure mode of columnar jointed rock mass is different from that of ordinary rock mass due to the crack of hidden joint plane. Its failure mode is mainly influenced by the extremely developed joint and high geostress. Because of the extremely developed joint in columnar jointed rock mass, the failure mode controlled by rock mass structure is the main part of damage mode, which includes joints plane slip (collapse) under single free face, joint plane slip (collapse) under multiple free faces, joint collapse combined with dislocation interface and fault, etc. The failure mode controlled by geostress is the second part of damage mode, which includes concrete layer cracking at crown of valley side. The failure mode controlled by the combination of geostress and rock mass structure is the third part of damage mode, which includes jointed rock mass caving at the lithologic boundary, etc. The failure mode at the surface of columnar jointed rock mass is tension cracking of the joint between columns and joint inside the column. Shear cracking of the joint between columns mainly happens in the surrounding rock. So the corresponding support of columnar jointed rock mass should mainly include two aspects: the shotcrete with steel fiber is mainly to prevent the tensile cracking at the surface of columnar jointed rock mass, and the anchor system is mainly to control the shear failure inside the columnar jointed rock mass.

Key words: columnar jointed rock mass, hidden joint, failure mode, support countermeasures

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